建筑水工程 课程设计.docx
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建筑水工程课程设计
.给水部分计算
该建筑室内冷水系统采取分区供水方式，竖向共分两个区：
1~3层依靠市政管网压力直接供水，4~6层采用高位生活水箱供水，采用单设水箱的供水方式。
1
1.1用水量计算
根据《建规》3.1.1条，应根据下列用水量确定：
居民生活用水量确定，本建筑属于Ⅱ类普通住宅，用水定额为130~300L/人·d，小时变化系数为2.8~2.3，本次设计取用水定额为200L/人·d，小时变化系数取2.5。
1.1.1用水量计算
（1）最高日用水量
式中：
——最高日用水量，L/d；
m——用水单位数，人或床位数等，住宅一般为3.5人；
——最高日生活用水定额，L/（人·d）、L/（床·d）或L/（人·班）。
根据所选择的用水定额，经计算得：
Qd=200*84=16800L/d
（2）最高日平均时用水量
式中：
——最高日平均时用水量，L/d；
——最高日用水量，L/d；
——建筑物的用水时间，h，住宅取24h。
Qk=16800/24=700L/h
（3）最高日最高时用水量
式中：
——最高日用水量，L/d；
——小时变化系数，按《建规》表3.1.10确定；
——使用时数，按《建规》表3.1.10确定。
Qh=kh*Qh/T=16800/24*2.5=1750L/h
1.2室内冷水管网水力计算
根据计算草图，在流量变化处标明节点，进行编号及划分计算管段。
（1）根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及小时变化系数，按下式计算出最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：
式中：
U0——生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率（%）；
q0——最高用水日的用水定额；
m——每户用水人数；
Kh——小时变化系数；
Ng——每户设置的卫生器具给水当量数；
T——用水时数（h）；
0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（L/s）。
卫生器具给水当量数为6，最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：
（2）根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，按下式计算该管段的卫生器具给水当量的同时出流概率：
式中：
U——计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率（%）；
αc——对应于不同U0的系数；查规范中的相应表格；αc=0.04
Ng——计算管段的卫生器具当量总数；
根据规范可以查的相应于不同U0时的αc，为0.04、将αc带入上式可以求得计算管段上卫生器具给水当量的同时出流概率。
（3）根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，按下式计算确定计算管段的设计秒流量：
qg＝
（L/s）
最不利点套间的水力计算表
管段号
管长
当量
秒流量
估管径
内径
流速
水力坡降
水头损失
（N）
（l/s）
（mm）
（mm）
（m/s）
（m/m）
（m）
1--2
1.6
0.8
0.18
15
15
1.0
0.10
0.1604
2--3
5.5
2.0
0.30
19
20
0.9
0.06
0.3404
3--4
1.9
1.3
0.23
17
20
0.7
0.04
0.0766
4--5
5.8
2.0
0.30
19
20
0.9
0.06
0.359
5--6
1.9
1.0
0.21
16
20
0.7
0.03
0.0626
6--7
4.5
2.0
0.30
19
20
0.9
0.06
0.2785
7--8
3.2
6.0
0.53
26
25
1.1
0.06
0.188
由最不利点套间到引入点的水力计算表
3.0
12.0
0.76
31
30
1.1
31964.4
0.05
0.1416977
8--9
3.0
24.0
1.11
38
40
0.9
34900.3
0.02
0.0698629
9--10
17.5
36.0
1.39
42
40
1.1
43680.8
0.03
0.6068215
10--11
8.7
72.0
2.05
51
50
1.0
51811.8
0.02
0.2090899
3层西侧厕所最不利浴盆为最不利点，其与引入管标高为6-（-0.3）+1=7.3m，相当于71.54kpa；管路的水头损失为1.3×3.53=4.576kpa；入户管管管长20m，管径均采用DN32，其水头损失为1.3×0.137×20=3.562kpa；引入管的水头损失为2kpa；最不利点出水水头为50kpa；水表水头损失为20kpa；止回阀的水头损失为30kpa。
所以住宅所需的压力为
H=181.678kpa
市政管网给水管夏天高峰压力为190kpa，满足住宅3层供水要求，可以采用单设水箱给水方式。
（4）水表选择及水表水头损失的计算
水表用设计秒流量（不包括消防流量）接近水表的公称流量来确定水表口径，并计算水流通过水表的水头损失，水表水头损失应小于《规范》的规定值。
水表水头损失HB＝
（kPa）
式中：
QB——通过水表的流量（m3/h）；
Qmax——旋翼式水表最大流量（m3/h），见教材；
100——旋翼式水表通过最大流量时的水头损失（kPa）。
本设计中单层横管的最大流量0.53L/s,即1.91m3/h
估选用LXS-20C旋翼式水表过载流量5m3/h常用流量2.5m3/h
其水头损失为：
HB＝
（kPa）
对于建筑引入管的总水表，由于具有水箱，因此其通过的最大流量取最高日最高时流量4.1m3/h，因此查表可以选出LXS-32C旋翼湿式水表，其过载流量为12m3/h，其常用流量为6m3/h，公称口径为32mm。
其水头损失为：
HB＝
（kPa）
故分户水表与总水表的水头损失均符合正常用水时水表水头损失允许值，因此选择成立。
（5）建筑物的给水引入管的设计流量确定
当建筑物内的生活用水全部由室外管网直接供水时，应取建筑物内的生活用水设计秒流量作为给水引入管的设计流量，该建筑没有设置水泵等加压供水，由市政管网直接向建筑物供水，故其管道的设计流量为建筑物内的生活用水设计秒流量：
4.1L/s，查水力计算表可以确定其管径为DN75的PP-R管。
（6）屋面生活水箱计算
1）生活水箱有效容积Vsb宜按用水人数和最高日用水定额确定，即
Vsb＝Qd
式中：
Vsb——水箱的有效容积（m3）；
由于本设计中1~3层由市政管网供水，4~6层由水箱供水，而且仅在市政管网出现事故时才会有水箱向1~3层的短时间供水，因此考虑经济性与技术性，水箱调节容积仅用于储存4~6层的生活用水量，故Vsb＝Qd=21×3.5×200=14700L/d=14.7m3。
2）生活水箱尺寸
水箱置于屋面楼梯间顶上，初定长和宽L
B=3.0m
2.5m。
生活水箱贮水高度hs
hs＝
（m）保护高取0.3m。
式中：
L——水箱的长（m）；B——水箱的宽（m）。
Hs＝
（m），故水箱总高度为2.3m。
。
3）生活水箱最低水位标高Zs
Z＝Z1+H1＋H2（m）
式中：
Z---水箱最低动水位标高,m
Z1——最不利配水点标高（m）；
H1——设计流量下水箱至最不利配水点的总水头损失（m）；
H2——最不利点配水附件所需最低工作压力（mH2O）；
由计算草图可以看出，水箱供水的最不利点位于6层最南侧厕所的坐厕，其最低工作压力为0.02MPa，即H3为2m水柱，H4室内最不利配水点标高为15.5m，管道总水头损失为0.822m，故生活水箱最低水位标高Zs＝2+15.5+0.822=18.3m
排水部分计算
1.1设计秒流量公式
根据《建规》4.4.5条规定，住宅排水管道设计秒流量，应按下式计算：
（15.1）
式中
——计算管段设计秒流量，L/s；
——计算管段的卫生器具排水当量总数；
——根据建筑物用途而定的系数，住宅建筑取1.5；
——计算管段上最大一个卫生器具的排水流量，L/s。
注：
如计算所得流量值大于该管段上按卫生器具排水流量累加值时，应按卫生器具排水流量累加值计。
1.2室内排水系统水力计算
1.2.1基本规定
（1）卫生器具排水当量
根据《建规》表4.4.4可知，本设计所选卫生器具排水的流量、当量和排水管的最小管径如表7.1所示：
表7.1卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径
序号
卫生器具名称
排水流量（L/s）
当量
排水管最小管径（mm）
1
洗脸盆
0.25
0.75
32～50
2
淋浴器
0.15
0.45
50
3
低水箱冲落式坐便器
1.50
4.50
100
4
家用洗衣机
0.5
1.5
50
5
单格洗涤盆
0.67
2.0
50
（2）排水横管的坡度与充满度
由《建规》表4.4.10可知，建筑排水塑料管排水横干管的最小坡度、标准坡度和最大设计充满度如下表7.2所示：
表7.2建筑排水塑料管排水横干管的最小坡度和最大设计充满度
外径（mm）
最小坡度
标准坡度
最大设计充满度
50
0.012
0.026
0.5
110
0.004
0.026
0.5
125
0.0035
0.026
0.5
160
0.003
0.026
0.6
200
0.003
0.026
0.6
（3）管径的其他规定
1）为了排水通畅，防止管道堵塞，保障室内环境卫生，规定了建筑内部排水管的最小管径为50mm；
2）大便器排水管最小管径不得小于100mm；
3）建筑物内排出管最小直径不得小于50mm；
4）下列场所设置排水横管时，管径的确定应符合下列要求：
建筑底层排水管道与其楼层管道分开单独排出时，其排水横支管管径可按《建规》表4.4.11-4中立管工作高度≤2m时的数值确定。
1.2.2排水系统横支管水力计算
按式计算排水设计秒流量，其中，
取1.5，卫生器具当量和排水流量按表选取。
客厅卫生间:
座便器
管段编号
排水当量总数
排水量（L/s）
管径DN
mm
坡度
0~1
4.5
1.88
100
0.026
污水管
管段编号
排水当量总数
排水量（L/s）
管径De
mm
坡度
0~1
0.75
0.41
50
0.026
1~2
1.2
0.45
50
0.026
主卧室卫生间
座便器
管段编号
排水当量总数
排水量（L/s）
管径DN
mm
坡度
0~1
4.5
1.88
100
0.026
污水管
管段编号
排水当量总数
排水量（L/s）
管径De
mm
坡度
0~1
0.75
0.41
50
0.026
1~2
1.2
0.45
50
0.026
]
厨房
管段编号
排水当量总数
排水量（L/s）
管径De
mm
坡度
0~1
1.5
0.75
50
0.026
1~2
3.5
1.01
50
0.026
1.2.3排水系统立管水力计算
（1）卫生间排水立管的水力计算：
生活污水立管接纳的排水当量总数为：
Ng=4.5*6=27
设计秒流量按照下式计算：
qg＝0.12α
，
因有大便器，选用管径为100mm的螺旋管，其通水能力为6.0L/s，大于计算的设计秒流量，因此不需要设立单独的通气立管，采用伸顶通气的形式。
为保证排水畅通，立管底部和排出管放大一号管径，取D125，取标准坡度，查表可知符合要求。
生活废水立管接纳的排水当量总数为：
Ng=1.95*6=11.7
设计秒流量按照下式计算：
qg＝0.12α
，
选用de5045斜三通,其通水能力为1.0L/s，大于计算的设计秒流量，因此不需要设立单独的通气立管，采用伸顶通气的形式。
标准坡度0.026,充满度为0.5时,允许最大流量为2.36L/s,流速为1.21m/s,符合要求为保证排水畅通，立管底部和排出管放大一号管径，取De75，取标准坡度，查表可知符合要求。
（2）厨房排水立管的水力计算：
立管接纳的排水当量总数为：
Ng＝
设计秒流量按照下式计算：
qg＝0.12α
，
选用管径为75mm的螺旋管，其通水能力为3.0L/s，大于计算的设计秒流量，因此不需要设立单独的通气立管，采用伸顶通气的形式。
为保证排水畅通，立管底部和排出管放大一号管径，取De110，取标准坡度，查表可知符合要求。
1.3化粪池的计算
式中：
V——化粪池的有效容积（m3）；
N——化粪池设计总人数，84人；
α——使用卫生器具人数占总人数的百分比，住宅取70%；
q——每人每天的污水量（L/人·d）。
合流排出时，与生活用水定额相同，200L/人·d；
t——污水在池中停留时间（h）。
根据污水量的大小及对出水水质的要求，采用12~24h，本设计取20h；
a——每人每天的污泥量（L/人·d）。
，采用0.4L/人·d；
T——污泥清掏周期（d）。
根据污水温度、当地气候条件结合建筑物使用需求而定，可参见教材。
一般为90~360d，本设计采用90d；
b——进入化粪池新鲜污泥的含水率，按95%计；
k——污泥发酵后体积缩减系数，按0.8计；
m——清掏污泥后残留的熟污泥量容积系数，按1.2计；
c——化粪池内发酵污泥的含水率，按90%计。
故化粪池的有效容积为：
取12m3。
根据有效容积V可按《给水排水标准图集》92S213选用化粪池，
512A01
规格为L
3000mm*2000mm*2000mm
雨水排水系统计算
1.4雨水量计算
本设计采用雨水重力外排水系统。
屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与当地暴雨强度
，汇水面积
以及径流系数
有关，屋面径流系数一般取
。
1.4.1设计暴雨强度
的确定
设计降雨强度按暴雨强度公式计算确定：
（16.1）
式中：
——设计暴雨强度，L/（s·hm2）；
——设计重现期，年，应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，根据《建规》4.9.5条规定，一般性建筑物取2～5年，本设计取
；
——降雨历时，min，根据《建规》4.9.4条规定，屋面雨水排水管道设计降雨历时按5min计算。
代入数值计算可得设计暴雨强度为：
所以暴雨强度q=477.09L/s.hm2=477.09L/s.m2
1.4.2汇水面积
屋面雨水汇水面积较小，一般按m2计。
根据《建规》4.9.7条规定：
雨水汇水面积应按地面、屋面水平投影面积计算。
高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。
窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道和高层建筑裙房屋面的雨水汇水面积，应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。
表7.1汇水面积划分图
编号
分区面积
编号
分区面积
编号
分区面积
编号
分区面积
编号
分区面积
1
28.0
2
60
3
28
4
60
5
28
6
60
7
28
8
60
雨水斗的设置位置如图7.1所示，故汇水面积计算见表7.2：
图7.1雨水斗位置设置图
5~8区依次类推
表7.2汇水面积计算表
雨水斗
A
B
C
D
E
汇水区域
1
2
3
4
5
汇水面积
28
60
28
60
28
雨水斗
F
G
H
汇水区域
6
7
8
汇水面积
60
28
60
1.4.3雨水量计算公式
设计雨水流量应按下式计算：
=
式中
——设计雨水流量，L/s；
——设计降雨强度，L/s·ha；
——径流系数；
——汇水面积，m2。
表7.3设计雨水量计算
雨水斗编号
汇水面积（m2）
设计流量（L/s）
立管管径（mm）
A
28
1.2
75
B
60
2.58
75
C
28
1.2
75
D
60
2.58
75
E
28
1.2
75
F
60
2.58
75
G
28
1.2
75
H
60
2.58
75
根据设计流量，立管管径满足重力流屋面雨水排水立管的最大泄流量要求。
以上各雨水斗都选用单斗，且直径为75mm。
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